DEX20高速钢成分-工艺-性能数据库构建

　　DEX20高速钢 用途及特性深度解析

　　1. 基本概述

　　DEX20（日本牌号，对应 JIS G4403 SKH55）是一种 高碳高钒粉末冶金高速钢，由 日立金属（Hitachi Metals） 开发，属于 第三代粉末高速钢。其通过 粉末冶金（PM）工艺 实现 超细碳化物均匀分布，兼具 超高硬度（HRC 67-69） 和 优异韧性，专为 高精度切削、冲压模具及耐磨部件 设计，典型应用包括 精密齿轮刀具、航空钛合金铣刀、精密冲裁模 等。

　　日本大同DEX20粉末冶金高速钢

　　标准JIS G4403

　　日本大同DEX20高速工具钢，DEX20具有细微均匀的一次碳化物组织，性能稳定。含有多量的碳化物生成元素，获得了很高的硬度，提高了钢的耐磨损性和强度，减少了加工工序，提高了加工精度。由于碳化物组织的细微化，提高了切削性能，减少了热处理变形。DEX20在高硬度的情况下具有高的韧性，可以防止开裂和变形。

　　DEX20化学成分:

　　C：1.30

　　Cr：4.00

　　Mo：5.00

　　W：6.50

　　V：3.00

　　Mn：0.30

　　Si：0.30

　　退火温度800～880℃，缓慢冷却，硬度≤285HBS。

　　(2) 力学性能（热处理后）

　　硬度：HRC 67-69（常规） / HRC 70+（深冷处理）。

　　抗弯强度：3500-4000 MPa（优于同硬度传统高速钢）。

　　冲击韧性：25-30 J/cm²（接近低合金工具钢水平）。

　　红硬性：650°C时硬度≥HRC 58（于CW6Mo5Cr4V3）。

　　(3) 物理性能

　　密度：8.20 g/cm³

　　热膨胀系数：10.8×10⁻⁶/°C（20-600°C）

　　热导率：24 W/(m·K)（因高钴含量略低于钼系高速钢）。

　　(4) 耐磨性对比（Taber磨损测试）

　　材料磨损指数（mg/1000次）相对寿命（DEX20=1）

　　DEX20121.0×

　　CW6Mo5Cr4V3180.67×

　　ASP 2060150.80×

　　CPM 10V101.2×

　　3. 典型应用领域

　　(1) 超硬材料切削工具

　　钛合金铣刀：加工Ti-6Al-4V（HRC 35）时寿命＞200分钟（比M42钢高3倍）。

　　高温合金钻头：Inconel 718钻孔深度＞50m（普通高速钢＜15m）。

　　(2) 高寿命精密模具

　　IC引线框架冲模：冲裁0.2mm铜合金寿命＞500万次。

　　硬质合金成型模：压制WC-Co模具寿命＞10万次。

　　(3) 特种耐磨部件

　　航空发动机燃油喷嘴：耐颗粒冲刷寿命＞8000小时。

　　3D打印铺粉刮刀：耐磨性为工具钢的5倍。

　　4. 热处理工艺优化

　　(1) 标准热处理流程

　　预热：600°C × 30min + 850°C × 30min（防止高碳开裂）。

　　奥氏体化：1180-1200°C × 3-5min（真空炉±2°C控温）。

　　淬火：高压氮气淬火（冷却速率＞50°C/s）。

　　回火：540-560°C × 2h × 3次（每次深冷至-80°C）。

　　(2) 性能强化方案

　　超深冷处理：-196°C × 48h + 200°C回火，硬度提升HRC 1-2。

　　表面改性：

　　AlTiN涂层：表面硬度HV 3500，耐热1000°C。

　　激光合金化：局部添加TaC，耐磨性提升400%。

　　5. 与竞品对比

　　特性DEX20CW6Mo5Cr4V3ASP 2060CPM 15V

　　硬度（HRC）67-6965-6766-6868-70

　　红硬性（650°C）HRC 58HRC 55HRC 57HRC 59

　　韧性（J/cm²）25-3018-2220-2515-20

　　成本指数5.0×1.2×4.0×6.0×

　　选材逻辑：

　　极端工况切削 → DEX20（如航空钛合金加工）

　　高性价比耐磨 → CW6Mo5Cr4V3（通用齿轮刀具）

　　平衡型PM钢 → ASP 2060（精密冲模）

　　6. 加工与焊接要点

　　机加工建议：

　　退火态硬度HB 300-330，需用PCD/CBN刀具低速精加工。

　　磨削时采用树脂结合剂金刚石砂轮（80#-120#粒度）。

　　焊接工艺：

　　激光焊接（预热300°C，热影响区＜0.2mm）。

　　相关标准：

　　JIS G4403 SKH55（日本）

　　AMS 5992（美国航空航天材料标准）

　　7. 材料创新方向

　　纳米复合强化：添加0.5%纳米TiB₂，硬度突破HRC 72。

　　梯度结构设计：通过3D打印实现表层100μm超硬区（HV 4000）。

　　总结

　　DEX20代表了 粉末冶金高速钢的性能，其 超高硬度与韧性的独特平衡 使其在 航空、能源、精密模具 等领域。虽然 成本高昂（约为传统高速钢的5倍），但在加工 钛合金、镍基高温合金、硬质复合材料 时，其 寿命和精度优势可显著降低综合成本。对于 追求极限性能的工业场景，DEX20仍是 选择。